1 问题的提出
我公司于1993年购进2台由武进拉丝机械厂生产的LT16/360水箱拉丝机, 采用交流电磁调速电机传动。1995年7月安装调试完毕后进行试生产, 投料为Φ3.2mm, 65Mn钢丝, σb=1 176 N/mm2, 拉拔道次为16道, 出线成品直径为Φ0.9 mm, 总压缩率92%, 拖动电机为75 kw的一台拉丝机, 当电磁调速传动电机转速为740 r/min时, 成品卷筒速度为253m/min, 可以正常拉拔, 试生产正常, 但另一台拖动电机为55 kw的拉丝机六安预应力钢绞线价格, 电磁调速传动电机的转速为650 r/min时, 成品卷筒速度为311 m/min, 结果发现电磁调速电机启动后, 因能力不足而出现拖不动现象, 无法进行拉拔, 如何使之能正常投入生产, 必须对其进行适应性技术改造。
2 存在的主要问题LT16/360水箱拉丝机因属外购设备, 生产厂又没有随机提供设备图纸资料, 所以缺乏技术参数, 只好经实测得出该机主要技术参数。
2.1 设备主要技术参数拖动电机为Y280M-6, N=55 kw, 转速(n)为985 r/min, 传动电机JZT2-91-6, 转速400~840 r/min, 允许最低转速470 r/min, 考虑到处于低速长期运转会导致电机发热, 故推荐最低转速为650 r/min。
该机组成品卷筒传动速比
Ⅰ级塔轮传动速比
手机号码：15222026333Ⅱ级塔轮传动速比
2.2 力能参数计算由于拖动电机为75 kw拉丝机在试生产时能正常拉拔, 现以该机作为计算对象, 其传动参数如下:
拖动电机为Y315S-6, N-740 r/min, 力能参数计算公式或(转速相同时)
式中:
εi——各道次机械速比;
Vk, Dk-1——某道次拉拔前、后的机械速度, m/s
Dk, Dk-1——某道次拉拔前、后的塔轮直径, mm;
μ——各道次钢丝延伸率;
dk, dk-1——某道次拉拔前、后钢线径, mm;
δ——各道次钢丝压缩率, %;
σcp——某道次钢丝平均强度极限, N/mm2;
σbk, σk-1——某道次拉拔前后钢丝强度极限, N/mm2,
P——某道次拉拔力, N;
N——某道次拉拔功率, kW。
2.3 存在问题通过上述计算可知, 当n电一740 r/min时, 其拉拔功率N计=48.68 kW。由干采用主传动电机为交流电磁调速电机, 当n电=900 r/min时, 则力矩M为702 N·m, 相应电机功率N电=66 kW, 这种电机特性是其功率正比于转速, 因此n电=740 r/min对应N电=53 kW, 显然实际计算功率N计=48.68 kW < 53 kW, 说明电机能力有余。计算结果与实际吻合。
对于另一台无法完成正常拉拔的水箱拉丝机, 其主电机为Y280M-6, N=55 kW, n=985 r/min, 转动电机为JZT-91-6, M=470 N·m, n=400~800 r/min, 这台拉丝机工艺参数及传动机构, 成品卷筒同上述一台相同, 仅电机和皮带传动速比不同, 因而可按计算的力能参数类比, 得出: 实际拉拔时n电=650 r/min, N电=32 kW, 成品卷筒线速度V=311 m/min, 类比计算出其拉拔功率N计=59.8 kW, N计>N电, 且相差甚多, 与试生产时出现的现象(电机拖不动)相吻合。
2.4 分析与研究依据两台水箱拉丝机试生产情况以及其传动力能参数计算结果, 分析后不难发现, 两台拉丝机的共同缺陷是传动速比及齿轮箱速比配置不合理, 不能适应我厂采用的中低速拉拔。其合理的配置应该是在常用高拉拔速度下, 让电机也处于上限高转速下运转, 这样可以使电磁调速电机的能力得以充分发挥。试验证明, 虽然两台拉丝机均有共同缺陷, 然而由于拖动功率为75 kW一台, 因其功率大, 其传动速比也相应大些, 不致于使矛盾突出, 不象电机功率为55 kW那一台拉丝机, 直接造成电机出力不够, 不能正常生产。
3 改造方案的优化电机功率为55 kW的一台水箱拉丝机必须进行改造才能适应生产。如保存现状而试图采用降低成品卷筒线速(由3ll m/min降为190 m/min)使拉拔功率由59.8 kW降为36.6 kW但此时电机转速也由650 r/min降至400 r/min, 电机在如此低转速下运转不仅发热, 且功率(N电)由3 2kW降为20 kW, 电机能力依然不足, 所以说这方法行不通。经分析认为设备改造可以有以下几种方案:
3.1 设备原状不变, 减少拉拔道次从计算结果可以得出, 如进线由Φ3.2 mm改为Φ1.76 mm, 减少6道次, 此时N计=31.8 kW与n电=650 r/min, V卷=3ll m/min, N电~32 kW相比, N计 < N电, 是可以的, 但线经减少太多, 不能充分发挥设备能力, 显然是不合适的。
3.2 改用大功率的75 kW电机采用更换拖动电机使之与另一台水箱拉丝机一样, 并让转动速比保持现状不变, 这时由于这台拉丝机的转动速比小于另一台, 因而更换后, 当转动电机速度为n电=740 r/min电机功率N电=53 kW, 此时经计算, 成品卷筒的线速度已不是253 m/min, 而是355 m/min, 从而使拉拔功率也不是N计=48.68 kW, 而是N计=68.2 kW, 可见N计>N电(53 kw), 换后电机能力仍不足, 尚须同时更换皮带轮改变速比, 使之同前一台拉丝机完全一样, 方可让电机出力足够, 以适应正常拉拔, 况且费用大, 不经济。
3.3 55 kw电机不变而改换皮带轮和齿轮箱速比根据生产要求, 成品卷筒的最高线速为V=215 m/min, 为此, 对于拖动电机为55 kw的一台拉丝机, 应使电磁调速传动电机速度n电=840 r/min, 相应N电=41.32 kW, 根据计算当V卷=215 m/min时, N计=41·37 kW, N计≈N电, 说明采用这方案是可行的。我们只要让传动系统速比改变, 使之满足, n电=840 r/min, V卷=215 m/min的要求就可以了钢绞线厂家。
采用这种方案也需更换皮带轮, 所增加的措施是改变齿轮箱齿轮速比, 更换3只齿轮, 将换下的齿轮作75 kw拉丝机的配件, 投资省, 经济合理, 是3种方案中最佳的。
4 最佳方案设计(1) 改变皮带传动速比, 满足成品卷筒线速度要求。经实测和计算, 将D503, C307改成D729, C238, 其传动速比i卷=729/295 × 306/238 × 25/18=4.413, n电=840 r/min, n卷=190.3 r/mit, V卷=215 m/min达到实际要求。
(2) 改变齿轮箱传动速比, 满足塔轮机械速比εi与延伸系数μ的要求。为使水箱拉丝机钢丝拉拔能得以完成, 应满足以下拉拔条件εi≤μmin, 因而需尽力使改造前后的εi值相近。
改造前齿轮箱塔轮Ⅱ与卷筒间机械速比塔轮Ⅰ与塔轮Ⅱ间机械建比依据改造后成品卷筒所要求速比i卷=4.413。可得出塔轮Ⅰ的速比i2i卷 × ε'i=4.413 × 1.157
同时
同时
齿数确定:
齿轮箱齿轮传动示意如图 1。仅更换齿轮, 箱体不换, 但小齿轮的中心位置O应予改变, 箱体中心O1、O2为塔轮轴中心, 不能变换, 所以齿轮齿数的确定就须保证齿轮比关系, 又尽力使h值变化小些, 否则中心O的轴承孔因箱体尺寸限制会改镗不出, 但Z1又不能太小, 否则h值变化太大, 形成不了三角形O O1 O2; Z2也不能太大, 否则箱体余留尺寸不足, 经实测箱体尺寸后, 确定以下可行参数:
图 1 齿轮箱齿轮传动示意图(3) 传动参数验算: 塔轮Ⅰ: i1=729/295·82/21=9.649, 当电磁调速传动电机n电=840 r/min时n塔1=87 r/min, D塔1=332 mm则V塔1=90.796 m/min。
塔轮Ⅱ: i2=729/295·43/21=5·06, n电=840 r/min时, n塔2=166 r/min, D塔2=195 mm, V塔2=101.69 m/min与塔轮Ⅰ最末一档的机械速比εi=101.69/90.796=1·120, 同前面所算改造前的1.116相近, 且满足εi≤μmin条件, 允许。
另外塔轮Ⅱ, 当D塔2=388mm, V塔2=202.35 m/min时, 与成品卷筒机械速比εi=215/202.35=1.064, 同力能参数改造前的1.072相近, 也满足εi≤μmin条件。
可见参数Z1, Z2, Z3, Mn, β等的确定是正确合理的。
5 经济效益分析(1) 如若不进行适应性改造, 等于浪费一台16/360水箱拉丝机的购置费及固定资产占用费, 通过技术改造后, 可以挽回16万元的经济损失。
(2) 投入与产出比较
① 设备改造费用为1.85万元;
② 以生产直径0.9mm, 速度215 m/min的成品钢丝为例。
月产量
月纯收入=500/t × 33.3 t=1.655(万元)。
从改造完成至年底可创经济效益1.655万元× 8-1.850万元=11.47万元。
③ 两台水箱拉丝机是在为满足市场0.6 mm~1.3mm规格硬线钢丝的需求而进行改造投产的, 自5月份改造成功正式投产以后, 可以充分发挥我厂已有的品种规格优势, 巩固国优产品的市场地位, 产生较好的经济效益。
6 结束语通过这次对LT 16/360水箱拉丝机的改造实践, 使我们认识到在选择交流电磁调速电机传动的拉拔设备时六安预应力钢绞线价格, 必须慎重选择工艺参数, 传动参数, 以确保电机有高效率, 从而满足断立需要。